健康食品之護肝功能評估方法 

(民國 92 年 08 月 29 日修正)

 

   1    
壹  前言
    肝臟為人體最大、機能最複雜的重要代謝器官。它在醣、脂質、蛋白
    質、維生素、激素、膽汁等物質代謝中,均有重要作用;同時肝臟還
    有分泌、排泄、生物轉化等方面的功能。肝細胞含有豐富的  ,並合
    成許多  ,某些凝血因子,儲存和釋放造血因子,參與血液凝固和造
    血過程。肝臟也是機體重要屏障器官,其解毒功能對機體有重要保護
    作用。當肝功能損傷時則代謝障礙,並影響其他臟器功能,嚴重則危
    及生命。肝臟具有肝動脈和門靜脈的雙重血液供應,並擁有大量血竇
    ,肝細胞膜能直接與血液接觸,同時肝細胞膜的通透性又較大,故肝
    細胞與血液進行活躍有效的物質交換。很多有毒物質易引起肝細胞損
    傷,肝具有強大再生和代償能力,對輕度或局限性損傷往往不致造成
    肝功能障礙。肝臟對各種致病因子的反應方式,主要是肝實質細胞和
    星狀細胞增生與肝實質細胞的變性和壞死,以及肝間質的滲出和增生
    。當肝細胞壞死,而剩餘肝細胞再生的情況下,則發生纖維增生導致
    肝硬化。在肝硬化時使靜脈血流受阻,導致肝靜脈與門靜脈壓上升,
    促進肝內動靜脈吻合支的形成,致使肝細胞供血減少,進而發生變性
    或壞死、纖維增生,肝硬化更加嚴重,這樣形成惡性循環。當肝嚴重
    損傷,且代償能力顯著減弱時,則出現嚴重肝功能障礙稱肝功能不全
    ,進一步發展則肝功能衰竭,引起中樞神經系統功能障礙,出現肝昏
    迷。中醫學認為肝的主要功能藏血、主魂、主目、主筋膜和主疏泄,
    與脾胃的升降密切相關,與膽互為表裡。肝氣鬱結則出現脅肋脹滿、
    精神抑鬱、納食不化、脘痞腹脹,甚則黃疸等症候。
    國人肝臟疾病罹患率甚高,慢性肝病及肝硬化為十大死亡原因之第六
    位,每年死亡人數在三千人以上。造成肝臟疾病之主要因素有病毒性
    、酒精性與化學性三大類,而在老鼠動物模式之病理切片中與人體有
    一致之病理現象者為化學性肝損傷。由於造成病毒性、酒精性肝損傷
    之動物模式不易建立,因此本評估方法僅針對化學性肝損傷進行護肝
    功能之評估。所以本評估方法之進行主要是以四氯化碳(CCl4)誘導
    大(小)白鼠慢性肝損傷的實驗模式,探討不同試驗樣品之處理對於
    大(小)白鼠慢性肝損傷之影響。四氯化碳誘導肝損傷之原理,主要
    是因四氯化碳受肝微粒酵素活化成三氯甲烷自由基,然後與蛋白質結
    合導致蛋白質合成受阻,並引起脂質分解代謝失調,引起肝細胞內三
    酸甘油酯蓄積,另外三氯甲烷自由基形成過氧化物,導致脂質過氧化
    而使得肝細胞膜損傷,造成肝中酵素滲出及細胞病變而壞死。本評估
    方法將於日後再予以適當增加肝功能評估項目,以加強肝功能評估之
    完整性。另外,本評估方法目前僅針對化學性肝損傷進行護肝功能之
    評估,未來陸續將病毒性、酒精性肝損傷護肝功能之評估方法納入。
   2    
貳  實驗項目與實驗方法
一  實驗設計:
    將研究組別【每組 10-12  隻雄性 SD 或 Wistar 大白鼠(200-250
    克)或 ICR  小白鼠(20-25 克)】分為 1. 正常對照組:正常飲食
    組; 2. 負對照組:四氯化碳處理組; 3. 正對照組:Silymarin 處
    理組;實驗組:試驗樣品處理組(需有二種或以上劑量組,其中之一
    為人體建議攝取量,另一組則為人體建議攝取量之 5-10 倍左右)四
    氯化碳誘導大(小)白鼠慢性肝損傷的方法 (Lin et al.,1993)  :
    1 實驗方法:四氯化碳誘發大(小)白鼠慢性肝損傷實驗模式,本方
      法中之四氯化碳使用劑量僅供參考。
      實驗前將大(小)鼠以亂數法大別為至少四組,每組 10-12  隻:
      A 組為正常對照組:I.P.或灌食olive oil (or corn oil)
                        十
                        Normal saline or d.d.H2O (P.O.)
      B 組為負對照組(肝損傷組):I.P. (40% CCl4/olive oil or
        corn oil) 或灌食 (20% CCl4/olive oil or corn oil)
                        十
                        Normal saline or d.d.H2O (P.O.)
      C 組為正對照組(Silymarin 治療對照組):I.P. (40% CCl4 /
        olive oil or corn oil)  或灌食 (20 % CCl4/olive oil or
        corn oil)
                        十
                        Silymarin (P.O.)
      D 組為實驗組:I.P. (40 % CCl4/olive oil or corn oil) 或灌
        食 (20 % CCl4/olive oil or corn oil)
                        十
                        試驗樣品 (P.O.)
    2 步驟:
      A 組腹腔注射 olive oil  或 corn oil (0.1 ml/100 g BW for
        rats, 4 μl/100 g BW for mice)  或灌食olive oil 或 corn
        oil (0.5 ml/rat)  ,B-D 組腹腔注射 40 % CCl4/olive oil
        or corn oil (0.1 ml/100 g BW for rats, 4 μl/100 g BW f-
        or mice)  或灌食 20% CCl4/olive oil or corn oil (0.5 ml
        /rat) ,每週兩次(星期一及四);並於星期二、三、五、六或
        每日,在 A、B 組以胃管灌胃 Normal saline or d.d.H2O ,在
        C 組灌胃予 Silymarin (200 mg/kg for rats or mice) ,在 D
        組則灌胃予試驗樣品,共為期八週之久。所有實驗動物分別於第
        一週、第三週及第六週投予試驗樣品(或 Normal saline or d.
        d.H2O 或 Silymarin)後 2  小時,以尾部採血方式檢測肝臟的
        生化功能: GOT (AST)、 GPT (ALT)、TG、Cholesterol 。最後
        於第八週結束時全部犧牲,以頸動脈或腹大動脈採血檢驗肝臟生
        化功能,並剖腹取肝臟標本,秤重後將最大右葉肝割取兩塊 lcm
        x lcm Block 固定於 10 %的中性福馬林(Formaline) 液中,
        石蠟包封切片後分別作 HE 、 Masson 、 Reticulin stain  來
        進行病理學觀察。另外將其餘肝臟依解剖相關位置分為五袋,分
        別進行檢測抗氧化成分 GSH  與 GSH Px 、GSH Rd、SOD、Cata-
        lase  等酵素活性。
二  實驗測定項目:
(一)血清:測定與肝傷害相關之成分或酵素活性
      1 GOT (AST)
      2 GPT (ALT)
      3 TG
      4 Cholesterol
(二)肝臟:測定各種與抗氧化功能相關之成分或酵素活性
      1 Glutathione (GSH)
      2 Glutathione reductase (GSH Rd)
      3 Glutathione peroxidase (GSH Px)
      4 Superoxide dismutase (SOD)
      5 Catalase
      肝功能生化指數的檢測:
      所有大白鼠血液樣品在室溫下放置一小時以使其凝結。再以冷凍離
      心機於 4 ℃ 下每分鐘 12000 rpm  離心 5  分鐘,來分離血清 (
      Lin et al., 1997) 。再以自動生化分析儀檢測肝功能生化指數,
      如 GOT (AST)、GPT (ALT)、TG、Cholesterol  等,其中 GOT (A-
      ST) 及 GPT (ALT)  檢測原理是依據 Reitman & Frankel (1957)
      及國際聯邦臨床化學(IFCC,1986a,b)的標準方法。
      抗氧化功能相關之成分或酵素活性之分析麩胱甘   (glutathione,
      GSH)  濃度之分析參考 Reed 等 (1980) 的方法。取肝組織約 0.3
      克,加入 9  倍 (V/W)  的 50 mM  磷酸鉀緩衝液 (pH 7.0) 均質
      1 分鐘,得肝臟均質液樣品。肝臟均質後,迅速取均質液 400 ml
      加入等量 10 %過氯酸 (perchloric acid, PCA) 混合後,靜置 4
      0 分鐘,使 PCA  能將樣品中還原態麩胱甘  (GSH) 充分溶出後,
      於 4 ℃ 下以 5000 rpm 離心 3  分鐘,取上層液待測。至於沉澱
      部份則加入 1 ml 1N NaOH 溶解,再刮入 eppendrof  中以分析蛋
      白質。另取以 0.0085g  之還原態麩胱甘及 0.0072g  之氧化態麩
      胱甘  所製備好的標準品與上述所得之樣品各 400 ml ,加入40ml
      碘乙酸 (iodoacetic acid, IAA: 100 mM) ,使還原態麩胱甘  能
      與 IAA  結合後,給予還原態麩胱甘  多攜帶一負電荷,以便在 H
      PLC 分析中能比 GSSG 早分離出來;再緩慢加入碳酸氫鉀 (KHCO3)
      直到不再起泡為止,此時已中和酸而成微鹼性,以便可在高效能液
      相層析儀 (HPLC) 中分析。然後置於暗處 15 分鐘後,再加入 440
      ml 3 % 2,4-  二硝基氟苯 (FDNB) 振盪混合使與硫元素反應成黃
      色物質,而此黃色物質可在紫外光偵測器 (UV detector: λ=365
      nm) 中被偵測出來。之後經八小時的冷藏,再以 5000 rpm (1800
      ×g)  離心 3  分鐘,取上層液並以注射筒過濾器 (syringe fil-
      ter: 4 mm filter unit, 0.45 mm Nylon) 濾除雜質。最後以高效
      能液相層析儀進行分析。
      麩胱甘  過氧化 (glutathione peroxidase, GSH Px) 活性分析此
      酵素之分析主要是依據 Lawrence 與 Burk (1976)  所報告之方法
      。活性測定係以過氧化氫 (H2O2) 為受質。還原態麩胱甘  (GSH)
      經由麩胱甘  過氧化  (GSH Px)  之催化可將過氧化氫還原,而還
      原態麩胱甘  則變成氧化態麩胱甘  ,然後氧化態麩胱甘  則利用
      麩胱甘  還原  (GSH Rd)  與 NADPH  將其還原回還原態麩胱甘
      。取肝臟細胞質樣品 5 ml 及 95 ml 20 mM  磷酸鉀緩衝液 (pH 7
      .0) ,加入 0.8 ml 100 mM  磷酸鉀緩衝溶液 (pH 7.0) 之反應混
      合液 (含 1 mM EDTA、1 mM NaN3、0.2 mM NADPH、1 U/ml GSH Rd
      及 1 mM GSH)  ,在室溫下靜置五分鐘,再加入 0.1 ml 2.5 mM
      過氧化氫後,以分光光度計在 340 nm 下測三分鐘 (25 ℃)  ,計
      算 NADPH減少之速率,間接求出麩胱甘  過氧化  的活性,而以去
      離子水 5 ml 當作空白組。比活性 (specific activity)  表示法
      :nmol NADPH/min/mg protein 麩胱甘  還原   (glutathione r-
      eductase, GSH Rd) 活性分析麩胱甘  還原  活性分析是依據 Be-
      llomo 等 (1987) 的方法。分析時取 10 ml  肝臟細胞質樣品及 9
      0 ml 20 mM  磷酸鉀緩衝液 (pH 7.0) 加入 0.9 ml 含有 1.1 mM
      MgCl2·6H2O、5.0 mM GSSG  及 0.1 mM NADPH 之 100 mM 磷酸鉀
      緩衝液 (pH 7.0) ,再以分光光度計在 340 nm 下測五分鐘 (25℃
      ) ,計算 NADPH  減少的速率,其中以 10 ml  之去離子水作為空
      白組。比活性 (specific activity)  表示法: nmol NADPH/min/
      mg protein  超氧化物歧化  (superoxide dismutase, S0D) 活
      性分析實驗參照 Marklund 與 Marklund (1974)  所描述之方法進
      行,將肝組織用冰食鹽水(ice-cold saline) 洗淨,在漏斗上滴
      乾鹽水,加入適量緩衝液(0.32 mol/l sucrose、 l mmol/l E-
      DTA、10 nmol/l Tris-HCl, pH 7.4)打碎使成 10 %之均質漿(
      homogenate)。高速離心 30 分鐘(13600 xg),取上清液 50 ml
      ,再加上 Tris-cacodylic acid buffer (pH 8.2, 50 mM)100ml
      。溶液再加上超純水,使體積成為 980 ml ,再加上鄰苯三酚(p-
      yrogallol)20 ml(0.2 mM),劇烈搖盪混均,以分光光度計於 4
      20 nm 測量吸光值(A) ,每隔 20 秒測量一次,總共測量 5  分
      鐘,計算△A /△T 。
      分析過程中以 SOD  標準品,作出標準線(standard curve),再
      進行分析。單位時間內抑制鄰苯三酚自動氧化速率達 50 %時之酵
      素量,定為一單位(U) ;肝組織 S0D  活性,以每單位蛋白質所
      含 SOD  單位量表示(U per milligram of protein)。
      過氧化氫  (catalase, CAT) 活性分析
      實驗參照 Aebi (1984)  所描述之方法進行。將肝組織用冰食鹽水
      (ice-cold saline) 洗淨,在漏斗上滴乾鹽水,加入適量磷酸鹽
      緩衝溶液,打碎使成 10 %之均質漿(homogenate)。離心(700
      xg)10  分鐘,取上層液 9  份加入 1  份Triton X-100 (1 %)
      成為 stock homogenate (S.H.) 。取 S.H. 加入適量之磷酸緩衝
      溶液進行稀釋,調整酸鹼度至 pH 7 成為 dilute homogenate (D.
      H.) 。取 D.H. 2 ml  加入 l ml H2O2 (0.03 M) ,劇烈搖盪混均
      ,以分光光度計於溫控 25 ℃、波長 240 nm 之條件下測量吸光值
      (A),每隔 15 秒測量一次,總共測量 2  次,計算求得反應速率
      常數 K。
      K =(2.3/△t)log(Al/A2)
        △ t: 時間間隔 (15  秒鐘)
          A1:T1   時段,樣品之吸光值–空白吸光值。
          A2:T2   時段,樣品之吸光值–空白吸光值。
          肝組織 CAT  活性,以每單位蛋白質所含反應速率 K  表示之
           (K per milligram of protein)。
      蛋白質濃度之測定
      實驗參照 Lowry  等 (1951) 之方法進行。取適量蛋白質樣品,並
      以 1 N NaOH 來調整使其最終體積為 100 ml ,加入 200 ml 去離
      子水及 100 ml 反應混合液 (25  % Na2CO3 : 2 % Na-K-tarta-
      rate:1 % CuSO4 = 8 : 1 : 1, v/v/v)  ,然後在室溫下靜置 1
      0 分鐘,加入 1 ml Folin reagent (Folin : H2O = 1 : 19.5)
      後於 37 ℃  水浴 20 分鐘,並在室溫下冷卻,最後在分光光度計
      以 660 nm 下測其吸光值 (25 ℃)  。然後將標準曲線做線性回歸
      ,得一方程式,將所得樣品之吸光值代入此一元一次方程式,換算
      後即可得知樣品之蛋白質含量。
(三)病理切片觀察
      組織病理學的觀察:
      在八星期結束時,所有大白鼠均予以犧牲,頸動脈採血後,割取肝
      臟,在最大右葉的同一位置割取 1  公分見方的肝組織,放入 10
      %的中性福馬林中,做進一步的病理染色,其餘五葉肝臟則置於 -
      80℃的冷凍櫃中冷凍,以便檢測抗氧化酵素的活性。為了觀察慢性
      肝損傷時,肝細胞的受損、脂肪變性、壞死、纖維化等變化,因此
      除了將肝組織做 HE stain   之外,還做網狀纖維及膠原纖維的特
      殊染色(Reiticulin silver stain & Masson stain),以便評估
      肝纖維化程度。
      在進行組織病理學的比較時,可以Jonker等(1992)的半定量方法,
      對慢性肝損傷時,肝細胞發炎的程度、脂質變性、肝細胞壞死及膽
      管增生等予以半定量分析。評估分數是由 "0"  到 "4"  分,其中
       "0"  代表沒有 (absent) ;"1"   代表少量 (trace) ;"2"
      分代表輕微(weak);"3"   分代表中等程度(moderate);"4"
      分代表極嚴重 (strong) 。而對肝纖維化的半定量分析,則可以依
      據 Ruward 等 (1989) 及 Gabriele 等 (1997) 的方法,將肝纖維
      化區分為以下五個等級:"0"   分代表正常肝組織、沒有任何肝纖
      維化;"1"   分代表有膠原的增生,但沒有形成中隔(在中央靜脈
      或門脈區有放射狀纖維增生);"2"   分代表在中央靜脈和門脈區
      二者間,形成不完全的中隔(此中隔彼此沒有交會);"3"   分代
      表形成完整的中隔,中間彼此交會,並將肝實質分割成許多節片斷
      ,但此中隔尚很薄;"4"   分代表形成完全的中隔,且中隔變厚,
      亦即完全的肝硬化。
      另外,為了避免觀察主觀上的偏差,所有的組織病理切片都是由最
      大右葉肝的同一位置切取下來,再去做病理染色。至於病理的半定
      量分析之評估,則最好是委請醫院病理科,在不清楚本實驗設計的
      情況下,對所有切片進行評分比較,最後再以統計分析方法進行各
      組差異性的分析。
三  實驗數據統計分析:
    採用 SAS  電腦統計套裝軟體 (SAS institute, Cary, NC)  進行變
    異數分析 (analysis of variance, ANOVA)  ,並以 Duncan's test
    來測試不同處理間顯著差異效果 (P<0.05) 。
   3    
參  評估方法之原則要求
一  血清:測定與肝傷害相關之成分或酵素活性
    必作:
    1 GOT (AST)
    2 GPT (ALT)
    選作:
    1 TG
    2 Cholesterol
二  肝臟:測定各種與抗氧化功能相關之成分或酵素活性
    必作:
    1 Glutathione (GSH)
    2 Glutathione peroxidase (GSH Px)
    3 Superoxide dismutase (SOD)
    4 Catalase
    選作:
    1 Glutathione reductase (GSH Rd)
三  病理切片觀察
    必作
四  其他相關之測定項目由送審單位自行評估是否需要執行。
   4    
肆  結果判定之基準
    由以上血清與肝臟之各項測定值、病理切片觀察結果,並配合其他由
    送審單位送出之相關測定項目之數據,經統計分析後所得之客觀結果
    ,再由審查委員進行評估。

參考文獻
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